Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) è uno schema di modulazione digitale utilizzato nei sistemi di comunicazione per trasmettere dati su canali a radiofrequenza. La generazione di un segnale QPSK comporta la modulazione dei dati digitali su un’onda portante manipolandone la fase. Ecco una spiegazione dettagliata su come generare un segnale QPSK:
1. Ingresso dati digitali:
- QPSK opera codificando i dati digitali in simboli, ciascuno dei quali rappresenta uno sfasamento unico. Il primo passo è prendere i dati digitali in arrivo e raggrupparli in coppie di bit.
2. Mappatura dei simboli:
- Assegna a ciascuna coppia di bit uno specifico sfasamento. In QPSK ci sono quattro possibili sfasamenti: 0°, 90°, 180° e 270°. Questi sfasamenti corrispondono ai simboli (00), (01), (10) e (11).
3. Generazione di onde portanti:
- Genera due onde portanti con una differenza di fase di 90 gradi. Queste portanti sono spesso chiamate componenti “in fase” (I) e “quadratura” (Q).
- L’onda portante può essere rappresentata come: �(�)=�cos(2����)I(t)=Acos(2πfct) �(�)=�sin(2����) Q(t)=Asin(2πfct)
- Dove �A è l’ampiezza dell’onda portante, ��fc è la frequenza portante e �t è il tempo.
4. Modulazione:
- Moltiplicare la portante in fase (�(�)I(t)) per la componente in fase del simbolo e moltiplicare la portante in quadratura (�(�)Q(t)) per la componente in quadratura del simbolo.
- Il segnale QPSK modulato (�(�)S(t)) si ottiene combinando queste due portanti modulate: �(�)=�(�)⋅Re{�(�)}+�(�)⋅Im{� (�)}S(t)=I(t)⋅Re{s(t)}+Q(t)⋅Im{s(t)}
- Dove �(�)s(t) rappresenta il simbolo complesso, e Re{⋅}Re{⋅} e Im{⋅}Im{⋅} indicano rispettivamente la parte reale e quella immaginaria.
5. Trasmissione:
- Il segnale QPSK modulato viene quindi trasmesso sul canale di comunicazione.
6. Ricezione e demodulazione:
- Al ricevitore, il segnale QPSK viene demodulato per recuperare i dati digitali originali.
- Il segnale ricevuto viene moltiplicato per le portanti in fase e in quadratura e i segnali risultanti vengono filtrati passa-basso.
7. Demappatura dei simboli:
- In base alla fase del segnale demodulato, mappare la fase ricevuta sulle corrispondenti coppie di bit.
- Questo processo riconverte i simboli QPSK ricevuti nei dati digitali originali.
La generazione di un segnale QPSK comporta un’attenta manipolazione delle onde portanti e degli sfasamenti per rappresentare le informazioni digitali in una forma modulata. Questo metodo di modulazione consente un uso efficiente della larghezza di banda e una trasmissione affidabile dei dati nei sistemi di comunicazione.